TWI599789B - Scintillator panel - Google Patents

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TWI599789B
TWI599789B TW102141176A TW102141176A TWI599789B TW I599789 B TWI599789 B TW I599789B TW 102141176 A TW102141176 A TW 102141176A TW 102141176 A TW102141176 A TW 102141176A TW I599789 B TWI599789 B TW I599789B
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Masaki Okamura
Hiroshi Enomoto
Yuichiro Iguchi
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Toray Industries
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Description

閃爍器面板
本發明關於一種閃爍器面板,其係使用於醫療診斷裝置、非破壞檢查機器等所使用的放射線偵測裝置。
以往,使用底片的X光影像被廣泛使用在醫療現場。但是,使用底片的X光影像是類比影像資訊,因此近年來開發出電腦放射攝影(computed radiography:CR)或平板型的放射線偵測器(flat panel detector:FPD)等的數位式放射線偵測裝置。
在平板X光偵測裝置(FPD)之中,為了將放射線轉換成可見光而使用了閃爍器面板。閃爍器面板含有碘化銫(CsI)等的X光螢光體,相應於所照射的X光,該X光螢光體會發出可見光,藉由使用TFT(thin film transistor)或CCD(charge-coupled device)將此光線轉換成電子訊號,可將X光的資訊轉換成數位影像資訊。但是,FPD會有S/N比低的問題。關於用以提高S/N比的方法,有文獻提出了由光偵測器側照射X光之方法(專利文獻1及2)、或為了縮小X光螢光體造成可見光的散射的影響,在被間隔物隔開的槽內填充X光螢光體之方法(專利文獻3~6)。
關於形成這種間隔物的方法,過去以來所使用的方法是對矽晶圓蝕刻加工的方法,或將顏料或陶瓷粉末與低熔點玻璃粉末的混合物的玻璃糊劑藉由絲網印刷法進行多層圖案印刷,然後進行燒成,而形成間隔物之方法等。然而,在將矽晶圓蝕刻加工的方法中,可形成的閃爍器面板的尺寸會受到矽晶圓的尺寸所限定,無法得到500mm見方這樣的大尺寸面板。為了製作出大尺寸的面板,而將多個小尺寸的面板並排來製作,然而其製作在精密度上有困難,而難以製作大面積的閃爍器面板。
另外,在使用玻璃糊劑的多層絲網印刷法中,因為絲網印刷版的尺寸變化等,而難以進行高精密度加工。另外,在進行多層絲網印刷時,為了防止間隔物的崩壞缺損,必須使間隔物寬度在一定的值以上,以提高間隔物的強度。若然而間隔物寬度變寬,則間隔物之間的空間相對變狹小,可填充X光螢光體的體積變小,而且填充量變得不均勻。因此,此方法所得到的閃爍器面板中,X光螢光體的量少,因此會有發光變弱以及產生發光不均這些缺點。這些缺點在低輻射量的攝影時,會對鮮明的拍攝造成障礙。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本專利第3333278號
專利文獻2 日本特開2001-330677號公報
專利文獻3 日本特開平5-60871號公報
專利文獻4 日本特開平5-188148號公報
專利文獻5 日本特開2011-007552號公報
專利文獻6 日本特開2011-021924號公報
為了製作出發光效率高、實現鮮明的畫質的閃爍器面板,須要有一種能夠以大面積且高精密度進行加工,且可降低間隔物寬度的間隔物的加工技術,以及不會使螢光體所發出的可見光外洩至間隔物外部的技術。
本發明課題為解決上述問題,並提供一種閃爍器面板,其係以大面積且高精密度形成細窄的間隔物,且發光效率高、實現鮮明的畫質。
此課題可藉由以下的任一技術手段來達成。
(1)一種閃爍器面板,其係具有平板狀閃爍器面板側基板、設置於該基板上的間隔物、及由填充至被上述間隔物區隔的槽內之螢光體所構成的閃爍器層之閃爍器面板,僅在上述間隔物的一個側面形成反射層。
(2)如上述(1)所記載之閃爍器面板,其中上述間隔物厚度為30μm時,在波長550nm的光線的穿透率為10~100%。
(3)如上述(1)或(2)所記載之閃爍器面板,其中上述反射層在波長550nm的光線反射率為60%以上。
(4)如上述(1)~(3)之任一者所記載之閃爍器面板,其中上述間隔物為格子狀間隔物。
(5)如上述(4)所記載之閃爍器面板,其中上述槽區別成在全部的內側面形成反射層的槽A與在全部的內側面並未形成反射層的槽B。
(6)如上述(5)所記載之閃爍器面板,其中上述槽A的節距大於上述槽B的節距。
(7)如上述(1)~(3)之任一者所記載之閃爍器面板,其中上述間隔物為條紋狀間隔物。
(8)如上述(7)所記載之閃爍器面板,其中上述槽區別成在全部的內側面形成反射層的槽C與在全部的內側面並未形成反射層的槽D。
(9)上述槽C的節距大於上述槽D的節距,上述(8)所記載之閃爍器面板。
(10)如上述(1)~(9)之任一者所記載之閃爍器面板,其中上述間隔物係由以含鹼金屬氧化物2~20質量%的低熔點玻璃為主成分的材料所構成。
藉由本發明,能夠以大面積且高精密度形成強度高的間隔物,且可有效運用螢光體所發出的可見光,因此可提供一種用來實現大尺寸且鮮明的攝影的閃爍器面板及放射線偵測裝置。
1‧‧‧放射線偵測裝置
2‧‧‧閃爍器面板
3‧‧‧光偵測器
4‧‧‧閃爍器面板側基板
5‧‧‧放射線遮蔽層
6‧‧‧間隔物
7‧‧‧閃爍器層
8‧‧‧反射層
9‧‧‧光電轉換層
10‧‧‧光偵測器側基板
11‧‧‧接著層
21‧‧‧真空腔體
22‧‧‧氣體導入口
23‧‧‧高頻電源
24‧‧‧真空幫浦
25‧‧‧鋁的濺鍍靶
26‧‧‧基板夾具
A‧‧‧槽A
B‧‧‧槽B
C‧‧‧槽C
D‧‧‧槽D
第1圖係表示含有本發明之閃爍器面板的放射線偵測裝置的構成之剖面模式圖。
第2圖係表示本發明之閃爍器面板的構成之斜視模式圖。
第3圖係表示含有本發明之閃爍器面板之放射線偵測裝置的構成之剖面模式圖。
第4圖係表示使用濺鍍法,僅在間隔物的一個側面形成反射層之方法之模式圖。
[實施發明之形態]
以下針對使用第1至3圖,本發明之閃爍器面板及使用其之放射線偵測裝置的合適構成作說明,然而本發明不受該等所限定。
第1圖及第3圖表示含有本發明之閃爍器面板之放射線偵測裝置的構成之模式剖面圖。第2圖表示本發明之閃爍器面板的一例的構成之斜視模式圖。放射線偵測裝置1係由閃爍器面板2、及光偵測器3所構成。閃爍器面板2係含有由螢光體所構成的閃爍器層7,會吸收X光等的入射的放射線的能量,而發出波長為300~800nm的範圍的電磁波,亦即以可見光為中心,紫外光至紅外光的範圍的電磁波(光)。
閃爍器面板2係由平板狀閃爍器面板側基板4、形成於其上的間隔物6、具有填充至被該間隔物區隔的空間內的螢光體的閃爍器層7所構成。也有將被上述間隔物6區隔的空間稱為槽的情形。放射線可由閃爍器面板側或光偵測器側之任一側入射。在放射線並未入射的一側的基板與間隔物6之間係以形成放射線遮蔽層5 為佳。例如第1圖所表示的閃爍器面板2,是放射線由光偵測器3側入射的態樣,因此在放射線並未入射的一側的基板,亦即在閃爍器面板側基板4與間隔物6之間形成放射線遮蔽層5。通過閃爍器層7的放射線會被放射線遮蔽層5吸收,可遮蔽外洩至放射線偵測裝置外部的放射線。放射線遮蔽層5係以可見光反射率高者為佳。
如第1圖所示般,在本發明中,僅在間隔物6一個側面形成反射層8。在槽內,由螢光體發出的光線會被反射層8反射,因此不會穿透相鄰的槽。因此可進行高精密度的攝影。另一方面,間隔物本身會被光線穿透,因此到達間隔物並未形成反射層的一側的光線雖然會穿透間隔物,然而會被形成於相反側的一面的反射層反射,因此依然不會穿透至相鄰的槽。而且,穿透間隔物的光線不會通過閃爍器層7,而可到達光偵測器3。穿透間隔物的光線,與穿透閃爍器層7的光線相比,較不會因為螢光體而散射,因此有效地到達光偵測器3。尤其可高效率地運用遠離光偵測器3之處的螢光體所發出的光線。因此,所得到的放射線偵測裝置的亮度會提升。
在間隔物6的兩個側面形成反射層8的情況,在槽內,由螢光體發出的光線不會穿透相鄰的槽,藉此會具有可達成高精密度攝影的效果。然而,與僅在間隔物6一個側面形成反射層8的情況相比,較無法得到如前述般光線穿透間隔物之中所產生的亮度提升效果。另一方面,在完全沒有形成反射層的情況,在槽內,由螢光體所發出的光線會穿透相鄰的槽,因此攝影的精密度降低。
不一定全部的間隔物都僅在一個側面形成反射層,而為了充分發揮本發明之效果,以在全部間隔物之中的50%以上的間隔物僅在一個側面形成反射層為佳,全部的間隔物皆僅在一個側面形成反射層為最佳。
除了形成於間隔物側面的反射層之外,在放射線並未入射的一側的閃爍器面板側基板4或放射線遮蔽層5上也適合形成反射層8。藉由這些反射層,可將效率良好地將閃爍器層7發出的光線導引至光偵測器3側。
光偵測器3是由光偵測器側基板10與形成於其上的光電轉換層9所構成。光偵測器側基板10可使用例如玻璃基板、陶瓷基板或樹脂基板等的絕緣性基板。光電轉換層9是使由光電增倍管、發光二極體、PIN發光二極體等的光感測器、薄膜電晶體(TFT:Thin Film Transistor)所構成的測光畫素以矩陣狀形成者。放射線偵測裝置1是將閃爍器面板2與光偵測器3的光電轉換層9對向貼合所構成。在閃爍器面板2之間隔物6及閃爍器層7與光偵測器3之間,係以形成由聚醯亞胺樹脂等所構成的接著層11為佳。在放射線由光偵測器3側入射的情況,放射線穿透光電轉換層9之後,在閃爍器層7被轉換成可見光,該可見光會在光電轉換層9被偵測到並且經過光電轉換而輸出。
為了提高放射線偵測裝置1的敏銳度,閃爍器面板2的間隔物6係以位於光電轉換層9中的相鄰畫素之間的部分為佳。閃爍器面板2的各槽會被間隔物區隔。藉由使形成矩陣狀的畫素的大小及節距以及閃爍器 面板2的槽的大小及節距一致,可使閃爍器面板的各槽對應於與光電轉換層的各畫素。在閃爍器層7發出的光線即使因為螢光體而散射,散射光也會被間隔物反射,因此可防止散射光到達相鄰的槽,其結果,可減少光散射造成的影像模糊,而能夠達成高精密度的攝影。此外,槽的節距是指構成槽的間隔物的側面,亦即槽的內側面之間的距離。更詳細而言,如第1圖及第3圖所示般,設置於間隔物單側的反射層係以位於光電轉換層9的畫素之間的部分為佳。
穿透間隔物的發光會被導引至光偵測器3,因此間隔物係以光線的穿透率高者為佳。在厚度為30μm時,波長550nm的光線穿透率係以10~100%為較佳,50~100%為最佳。此外,間隔物的穿透率,是對於在玻璃基板上以間隔物材料製作出厚度30μm的整面塗膜作測定。間隔物整面塗膜的製作時並不進行圖案形成,除此之外,以與後述製造間隔物之方法同樣的方式,在玻璃基板上的整個表面形成由間隔物材料所構成的間隔物整面塗膜,並使厚度成為30μm。對於所得到的間隔物整面塗膜,使用分光光度計測定波長550nm的光線穿透率,可求得厚度30μm的光線穿透率。
為了確保加工性或槽的均勻性,間隔物係以格子狀或條紋狀為佳。
在間隔物為格子狀的情況,為了確保閃爍器面板全體的均勻性,以在形成各槽的4個間隔物的內側面之內,在兩個內側面形成反射層為佳。另一方面,為 了提高閃爍器面板的生產性,以交互形成在全部的內側面形成反射層的槽A與在全部的內側面並未形成反射層的槽B為佳。此情況下,以如第2圖所示般排列槽A與槽B,使槽A彼此或槽B彼此不相鄰為較佳。此外,為了確保亮度在面內的均勻性,以槽A的節距大於槽B的節距,槽A的容量大於槽B的容量為更佳。這是因為如上述般,在間隔物並未設置反射層的一側,閃爍器層7所發出的光線會有效地到達光偵測器,因此在槽A與槽B容量相同的情況,槽B的亮度會變得較高。此時槽A的節距係以在槽B節距的1.01~1.5倍的範圍為佳,1.03~1.3倍的範圍為最佳。
在間隔物為條紋狀的情況,為了確保閃爍器面板全體的均勻性,以如第1圖所示般僅在間隔物的相同的一個側面形成反射層為佳。另一方面,為了提高生產性,如第3圖所示般,宜使在構成槽的兩個間隔物的兩個內側面形成反射層的槽C及兩個內側面並未形成反射層的槽D交互形成。此外,與間隔物為格子狀的情況同樣地,為了確保亮度的面內均勻性,以槽C的節距大於槽D的節距、槽C的容量大於槽D的容量為更佳。此時槽C的節距係以在槽D節距的1.01~1.5倍的範圍為佳,1.05~1.3倍的範圍為最佳。
在使放射線由閃爍器面板側入射的情況,閃爍器面板側基板4的材料係以放射線的穿透性高的材料為佳,可使用各種玻璃、高分子材料、金屬等。例如可使用由石英、硼矽酸玻璃、化學強化玻璃等的玻璃所構 成的玻璃板;由藍寶石、氮化矽、碳化矽等的陶瓷所構成的陶瓷基板;由矽、鍺、鎵砷、鎵燐、鎵氮等的半導體所構成的半導體基板;纖維素醋酸酯薄膜、聚酯薄膜、聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚醯胺薄膜、聚醯亞胺薄膜、三醋酸酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、碳纖維強化樹脂薄片等的高分子薄膜(塑膠薄膜);鋁片、鐵片、銅片等的金屬片;具有金屬氧化物被覆層的金屬片或無定形碳基板等。其中從平坦性及耐熱性的觀點看來,以塑膠薄膜及玻璃板為佳。從追求閃爍器面板的運送便利性,並且往輕量化發展的觀點看來,玻璃板係以薄玻璃板為佳。
另一方面,在使放射線由光偵測器側入射的情況,閃爍器面板側基板4的材料可採用由具有放射線穿透性的材料所構成的基板,然而為了遮蔽外洩至放射線偵測裝置外部的放射線,宜使用由放射線遮蔽材料所構成的基板,亦即放射線遮蔽基板。放射線遮蔽基板可列舉例如鐵板、鉛板等的金屬板,或含有鐵、鉛、金、銀、銅、鉑、鎢、鉍、鉭、鉬等重金屬的玻璃板或薄膜。此外,在放射線並未入射的一側的基板與間隔物6之間形成放射線遮蔽層5的情況,閃爍器面板側基板4為放射線遮蔽基板的必要性低。
放射線遮蔽層5的材料可列舉例如含有鐵、鉛、金、銀、銅、鉑、鎢、鉍、鉭或鉬等重金屬的玻璃或陶瓷等的可吸收放射線的材料。
放射線遮蔽層5可藉由例如將使有機成分與含有上述材料的無機粉末分散於溶劑中而成的放射線遮 蔽層用糊劑塗布於基板,並且使其乾燥,而形成塗膜,將其在宜為500~700℃,較佳為500~650℃的溫度燒成而形成。
另外,如果將放射線遮蔽層與間隔物同時燒成,則可減少步驟數,故為適合。另外,在塗布間隔物用的糊劑時,為了防止溶解或剝落,亦適合使用含有放射線遮蔽層用糊劑的有機成分的聚合性單體、聚合性寡聚物或聚合性聚合物、及熱聚合起始劑的熱硬化性有機成分形成塗膜,然後進行熱硬化。
從耐久性、耐熱性及高精細加工的觀點看來,間隔物係以由以含鹼金屬氧化物2~20質量%的低熔點玻璃為主成分的材料所構成為佳。以含鹼金屬氧化物2~20質量%的低熔點玻璃為主成分的材料係具有適當的折射率與軟化溫度,適合於以大面積且高精密度形成細窄的間隔物。此外,低熔點玻璃,是指軟化溫度為700℃以下的玻璃。另外,以含鹼金屬氧化物2~20質量%的低熔點玻璃為主成分,是指構成間隔物的材料的50~100質量%為,含鹼金屬氧化物2~20質量%的低熔點玻璃。
為了以大面積且高精密度進行加工,且降低間隔物的寬度,閃爍器面板之製造方法宜為包括:在基板上塗布含有低熔點玻璃與感光性有機成分的感光性糊劑,而形成感光性糊劑塗膜之步驟;使所得到的感光性糊劑塗膜曝光之曝光步驟;將曝光後的感光性糊劑塗膜的可溶於顯像液的部分溶解除去之顯像步驟;將顯像後 的感光性糊劑塗膜圖案加熱至500~700℃的燒成溫度,將有機成分除去,同時使低熔點玻璃軟化及燒結,而形成間隔物之燒成步驟;在間隔物的表面形成金屬製的反射層之步驟;及在被間隔物區隔的槽內填充螢光體之步驟。
在曝光步驟之中,藉由曝光使感光性糊劑塗膜中須要的部分發生光硬化,或使感光性糊劑塗膜中不須要的部分光分解,使感光性糊劑塗膜對顯像液的溶解性產生差異。在顯像步驟之中,將曝光後的感光性糊劑塗膜中可溶於顯像液的部分以顯像液除去,僅使須要的部分殘存,可得到感光性糊劑塗膜圖案。
在燒成步驟之中,藉由將所得到的感光性糊劑塗膜圖案在500~700℃,宜為500~650℃的溫度燒成,有機成分會被分解除去,同時使低熔點玻璃軟化及燒結,而形成含有低熔點玻璃的間隔物。為了完全除去有機成分,燒成溫度係以500℃以上為佳。另外,若燒成溫度超過700℃,則在基板採用一般的玻璃基板的情況,基板的變形變嚴重,因此燒成溫度係以700℃以下為佳。
藉由此方法,相較於藉由多層絲網印刷將玻璃糊劑積層印刷之後進行燒成之方法,可形成較高精密度的間隔物。
感光性糊劑係以由具有感光性的有機成分與含有含鹼金屬氧化物2~20質量%的低熔點玻璃的無機粉末所構成為佳。為了形成在燒成前的感光性糊劑塗膜圖案,有機成分必須在一定的含量,然而若有機成分過 多,則在燒成步驟除去的物質的量變多,燒成收縮率會變大,因此在燒成步驟容易發生圖案缺損。另一方面,若有機成分過少,則在糊劑中無機微粒子的混合及分散性降低,因此在燒成時容易產生缺陷,不僅如此,糊劑的黏度也會上升,因此會有糊劑的塗布性降低,甚至對糊劑的安定性造成不良影響這些不希望發生的狀況。因此,感光性糊劑中的無機粉末含量係以30~80質量%為佳,40~70質量%為較佳。另外,低熔點玻璃占無機粉末全體的比例係以50~100質量%為佳。若低熔點玻璃小於無機粉末的50質量%,則在燒成步驟之中,燒結無法良好地進行,所得到的間隔物的強度會降低,故為不佳。
在燒成步驟之中,為了將有機成分幾乎完全除去,並且使所得到的間隔物具有一定的強度,所使用的低熔點玻璃宜採用由軟化溫度為480℃以上的低熔點玻璃所構成的玻璃粉末。在軟化溫度小於480℃的情況,在燒成時,有機成分被充分除去之前,低熔點玻璃會軟化,有機成分的殘存物會被吸收進玻璃中。此情況下,有機成分在後來會徐緩地釋放,有降低製品品質的顧慮。另外,被吸收進玻璃中的有機成分的殘存物會成為玻璃著色的主因。藉由使用軟化溫度在480℃以上的低熔點玻璃粉末,並在500℃以上燒成,可完全除去有機成分。如前述般,燒成步驟中的燒成溫度必須為500~700℃,宜為500~650℃,因此低熔點玻璃的軟化溫度係以480~680℃為佳,以480~620℃為較佳。
軟化溫度是使用示差熱分析裝置(DTA、股份有限公司Rigaku製「差動型示差熱天秤TG8120」)對樣品作測定,由所得到的DTA曲線,藉由切線法以外插求得吸熱峰的吸熱結束溫度。具體而言,使用示差熱分析裝置,以氧化鋁粉末為標準試樣,並以20℃/分鐘由室溫升溫,對於作為測定樣品的無機粉末進行測定,而得到DTA曲線。由所得到的DTA曲線,藉由切線法外插,求得吸熱峰的吸熱結束溫度,將所求得的軟化點Ts定義為軟化溫度。
為了得到低熔點玻璃,可使用有效使玻璃低熔點化的材料,如選自氧化鉛、氧化鉍、氧化鋅及鹼金屬氧化物所構成的群組中的金屬氧化物。其中以使用鹼金屬氧化物來調整玻璃的軟化溫度為佳。此外,一般而言鹼金屬是指鋰、鈉、鉀、銣及銫,而在本發明中所使用的鹼金屬氧化物,是指選自由氧化鋰、氧化鈉及氧化鉀所構成的群組中的金屬氧化物。
在本發明中,低熔點玻璃中的鹼金屬氧化物的含量X(M2O)係以設定在2~20質量%的範圍內為佳。在鹼金屬氧化物的含量小於2質量%的情況,因為軟化溫度變高,而必須在高溫進行燒成步驟。因此,在基板採用玻璃基板的情況,在燒成步驟之中,由於基板變形,所得到的閃爍器面板會產生歪斜或間隔物容易產生缺陷,故不適合。另外,在鹼金屬氧化物的含量超過20質量%的情況,在燒成步驟之中,玻璃的黏度會降得過低。因此,所得到的間隔物的形狀容易產生歪斜。另外,由 於所得到的間隔物的空隙率變得過小,所得到的閃爍器面板的發光亮度會變低。
此外,除了鹼金屬氧化物之外,為了調整在高溫下的玻璃黏度,宜添加氧化鋅3~10質量%。在氧化鋅的含量小於3質量%的情況,在高溫的玻璃黏度會有變高的傾向。若氧化鋅的含量超過10質量%,則玻璃的成本會有變高的傾向。
進一步而言,在低熔點玻璃中除了上述鹼金屬氧化物及氧化鋅之外,藉由含有氧化矽、氧化硼、氧化鋁或鹼土類金屬的氧化物等,可控制低熔點玻璃的安定性、結晶性、透明性、折射率或熱膨脹特性等。藉由將低熔點玻璃的組成設定在以下所揭示的組成範圍,可製作出具有適合於本發明的黏度特性的低熔點玻璃,故為適合。
鹼金屬氧化物:2~20質量%
氧化鋅:3~10質量%
氧化矽:20~40質量%
氧化硼:25~40質量%
氧化鋁:10~30質量%
鹼土類金屬氧化物:5~15質量%
此外,鹼土類金屬,是指選自鎂、鈣、鋇及鍶所構成的群組中之1種以上的金屬。
含有低熔點玻璃的無機粒子,其粒徑可使用粒度分布測定裝置(日機裝股份有限公司製「MT3300」) 作評估。測定方法是將無機粉末投入充滿水的試樣室,進行超音波處理300秒鐘之後進行測定。
低熔點玻璃的粒徑係以50%體積平均粒徑(D50)為1.0~4.0μm為佳。在D50小於1.0μm的情況,粒子的凝集變強,不易得到均勻的分散性,糊劑的流動安定性會有變低的傾向。此情況下,塗布糊劑時,塗膜的厚度均勻性會降低。另外,若D50超過4.0μm,則所得到的燒結體的表面凹凸變大,在後加工容易造成圖案破碎。
感光性糊劑除了上述低熔點玻璃之外,亦可含有即使在700℃也不會軟化的高熔點玻璃或氧化矽、氧化鋁、氧化鈦或氧化鋯等的陶瓷粒子作為填料。藉由同時使用填料與低熔點玻璃,會有控制糊劑組成物的燒成收縮率或保持所形成的間隔物形狀的效果。但是,若填料占無機粉末全體的比例超過50質量%,則會阻礙低熔點玻璃的燒結而發生間隔物的強度降低等的問題,故為不佳。另外,因為與低熔點玻璃同樣的理由,填料的平均粒徑係以0.5~4.0μm為佳。
感光性糊劑中的低熔點玻璃的折射率n1與有機成分的折射率n2係以滿足-0.1<n1-n2<0.1為佳,滿足-0.01≦n1-n2≦0.01為較佳,滿足-0.005≦n1-n2≦0.005為更佳。藉由滿足此條件,在曝光步驟之中,在低熔點玻璃與有機成分的界面發生的光線散射會受到抑制,可進行高精密度的圖案形成。藉由調整構成低熔點玻璃的氧化物的摻合比率,可得到兼具合適的熱特性及合適的折射率之低熔點玻璃。
低熔點玻璃的折射率可藉由貝克線偵測法作測定。將25℃時在波長436nm(g射線)的折射率定為本發明中之低熔點玻璃的折射率。另外,有機成分的折射率,可藉由橢圓偏振儀對由有機成分所構成的塗膜作測定而求得。將25℃時在波長436nm(g射線)的折射率定作有機成分的折射率。
感光性糊劑藉由含有感光性有機成分作為有機成分,而能夠以如上述般的感光性糊劑法進行圖案加工。藉由採用感光性單體、感光性寡聚物、感光性聚合物或光聚合起始劑等作為感光性有機成分,可控制反應性。此處,感光性單體、感光性寡聚物及感光性聚合物的感光性,意指在糊劑受到活性光線的照射時,感光性單體、感光性寡聚物或感光性聚合物會發生光交聯、光聚合等的反應而改變化學構造。
感光性單體是指具有活性碳-碳雙鍵的化合物,官能基可列舉具有乙烯基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基或丙烯醯胺基的單官能化合物及多官能化合物。從藉由光反應來提高硬化時的交聯密度,提升圖案形成性的觀點看來,尤其以在有機成分中含有選自多官能丙烯酸酯化合物及多官能甲基丙烯酸酯化合物所構成的群組中的化合物10~80質量%者為佳。目前已開發出了許多種的多官能丙烯酸酯化合物及多官能甲基丙烯酸酯化合物,因此可考慮反應性、折射率等而從該等之中適當地選擇。
感光性寡聚物或感光性聚合物適合使用具有活性碳-碳不飽和雙鍵的寡聚物或聚合物。感光性寡聚物或感光性聚合物可藉由例如使丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、醋酸乙烯酯或該等的酸酐等的含羧基的單體及甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯或2-羥基丙烯酸酯等的單體共聚合所得到。將活性碳-碳不飽和雙鍵導入寡聚物或聚合物之方法,可採用使寡聚物或聚合物中之巰基、胺基、羥基或羧基與具有縮水甘油基或異氰酸酯基的乙烯性不飽和化合物或丙烯醯氯、甲基丙烯醯氯或烯丙基氯、馬來酸等的羧酸進行反應之方法等來達成。
藉由感光性單體或感光性寡聚物採用具有胺甲酸乙酯鍵結的單體或寡聚物,可得到在燒成步驟之中圖案不易缺損的感光性糊劑。在本發明中,藉由玻璃採用低熔點玻璃,在燒成步驟後期進行玻璃燒結的過程中不易發生急劇收縮。藉由這種方式,在燒成步驟之中可抑制間隔物缺損。而且,在有機成分採用具有胺甲酸乙酯構造的化合物的情況,燒成步驟初期的有機成分分解及餾除的過程中會產生應力緩和,可在廣溫度範圍抑制間隔物的缺損。
光聚合起始劑係藉由活性光線的照射產生自由基的化合物。具體的例子可列舉二苯酮、鄰苯甲醯基安息香酸甲酯、4,4-雙(二甲基胺基)二苯酮、4,4-雙(二乙基胺基)二苯酮、4,4-二氯二苯酮、4-苯甲醯基-4-甲基二苯酮、二苄基酮、茀酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、 2-羥基-2-甲基丙醯苯、噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、二乙基噻噸酮、二苯基乙二酮、苄基甲氧基乙基縮醛、安息香、安息香甲醚、安息香丁醚、蒽醌、2-第三丁基蒽醌、蔥酮、苯并蔥酮、二苯并環庚酮、亞甲基蔥酮、4-疊氮基亞苄基苯乙酮、2,6-雙(對疊氮基亞苄基)環己酮、2,6-雙(對疊氮基亞苄基)-4-甲基環己酮、1-苯基-1,2-丁二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1,3-二苯基丙三酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基-3-乙氧基丙三酮-2-(O-苯甲醯基)肟、米其勒酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-嗎啉基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁酮-1、萘磺醯氯、喹啉磺醯氯、N-苯基硫代吖啶酮、二硫化苯并噻唑、三苯基膦、過氧化安息香及曙紅、亞甲基藍等的光還原性的色素與抗壞血酸、三乙醇胺等的還原劑的組合等。另外還可將該等2種以上組合使用。
感光性糊劑可含有具有羧基的共聚物作為黏結劑。具有羧基共聚物可藉由選擇例如丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、醋酸乙烯酯或該等的酸酐等的含羧基的單體及甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯或2-羥基丙烯酸酯等的其他單體,並使用如偶氮雙異丁腈般的起始劑進行共聚合所得到。從燒成時的熱分解溫度低的觀點看來,具有羧基的共聚物適合使用以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及丙烯酸或甲基丙烯酸為共聚合成分的共聚物。
感光性糊劑藉由含有具有羧基的共聚物,會成為在鹼水溶液中溶解性優異的糊劑。具有羧基的共聚物的酸價係以50~150mgKOH/g為佳。藉由將酸價定在150mgKOH/g以下,可增加顯像容許幅度。另外,藉由將酸價定在50mgKOH/g以上,未曝光部對顯像液的溶解性不會降低。所以,不需提高顯像液濃度即可防止曝光部的剝落而得到高精細的圖案。此外,具有羧基的共聚物亦適合在側鏈具有乙烯性不飽和基。乙烯性不飽和基可列舉丙烯酸基、甲基丙烯醯基、乙烯基、烯丙基等。
感光性糊劑是藉由在由低熔點玻璃與感光性單體、感光性寡聚物、感光性聚合物或光聚合起始劑等所構成的感光性有機成分中,因應必要加入有機溶劑及黏結劑,將各種成分調合成既定組成之後,以三輥機或混煉機均質地混合分散來製作。
感光性糊劑的黏度可依照無機粉末、增黏劑、有機溶劑、聚合禁止劑、可塑劑及沉降防止劑等的添加比例來適當地調整,而其範圍係以2~200Pa.s為佳。例如在以旋轉塗布法將感光性糊劑塗布至基板的情況,黏度係以2~5Pa.s為佳。在以絲網印刷法將感光性糊劑塗布至基板時,為了塗布1次即得到膜厚10~20μm,黏度係以50~200Pa.s為佳。在使用刮刀式塗布機法或模具塗布機法等的情況,黏度係以10~50Pa.s為佳。
像這樣將所得到的感光性糊劑塗布在基板上,並藉由光蝕刻法形成所希望的圖案,進一步藉由燒 成,可形成間隔物。針對藉由光蝕刻法並使用上述感光性糊劑製造間隔物的一例作說明,然而本發明並不受其限定。
在基板上,將感光性糊劑塗布在整個表面或部分地塗布,而形成感光性糊劑塗膜。塗布方法可使用絲網印刷法、棒式塗布機、輥式塗布機、模具塗布機或刮刀式塗布機等的方法。塗布厚度可藉由選擇塗布次數、絲網的網目大小及糊劑的黏度等來作調整。
接下來進行曝光步驟。一般而言如進行通常的光蝕刻般,採用透過光罩進行曝光之方法。此情況下,透過具有對應於欲得到的間隔物圖案的既定開口部的光罩使感光性糊劑塗膜曝光。另外,亦可採用不使用光罩而以雷射光等直接描繪的方法。曝光裝置可使用近接式曝光機等。另外,在進行大面積曝光的情況,藉由在基板上塗布感光性糊劑之後,同時進行搬運以及曝光,能夠以小曝光面積的曝光機進行大面積曝光。曝光所使用的活性光線可列舉例如近紅外線、可見光或紫外線等。該等之中,以紫外線為佳。其光源可使用例如低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、鹵素燈或殺菌燈等,而以超高壓水銀燈為佳。曝光條件會依照感光性糊劑塗膜的厚度而有所不同,而通常使用輸出為1~100mW/cm2的超高壓水銀燈進行曝光0.01~30分鐘。
在曝光後,利用感光性糊劑塗膜的曝光部分與未曝光部分對於顯像液的溶解度差來進行顯像,將感光性糊劑塗膜可溶於顯像液的部分溶解除去,而得到所 希望的格子狀或條紋形狀感光性糊劑塗膜圖案。顯像是藉由浸漬法、噴霧法或塗刷法來進行。顯像液可採用可使糊劑中的有機成分溶解的溶劑。顯像液宜以水為主成分。在糊劑中存在具有羧基等的酸性基的化合物的情況,能夠以鹼水溶液來顯像。鹼水溶液亦可使用氫氧化鈉、碳酸鈉或氫氧化鈣等的無機鹼水溶液,然而使用有機鹼水溶液的情況在燒成時容易除去鹼成分,故較為適合。有機鹼可列舉例如四甲基氫氧化銨、三甲基苄基氫氧化銨、單乙醇胺或二乙醇胺等。鹼水溶液的濃度係以0.05~5質量%為佳,0.1~1質量%為較佳。如果鹼濃度過低,則可溶部不會被除去,如果鹼濃度過高,則會使圖案部剝離,另外還會有腐蝕非可溶部的顧慮。另外,從步驟管理上來考量,進行顯像時的顯像溫度係以在20~50℃為佳。
接下來以燒成爐進行燒成步驟。燒成步驟之氣體環境或溫度會依照感光性糊劑或基板的種類而有所不同,然而是在空氣中,氮、氫等的氣體環境中燒成。燒成爐可採用批次式燒成爐或輸送帶式的連續型燒成爐。燒成通常以在500~700℃的溫度保持10~60分鐘進行燒成為佳。燒成溫度係以500~650℃為較佳。藉由以上的步驟,可由感光性糊劑塗膜圖案將有機成分除去,同時使該塗膜圖案所含有的低熔點玻璃軟化及燒結,可得到在基板上形成實質上由無機物所構成的格子狀或條紋狀間隔物的間隔物構件。
接下來形成反射層。反射層的形成方法並未受到特別限定,可運用塗布含有反射材料的糊劑,然後將溶劑燒成除去之方法、或藉由噴霧來噴射該糊劑之方法或鍍敷法等各種成膜方法。其中,蒸鍍、濺鍍、離子鍍、CVD或雷射剝蝕等的真空成膜法由於可在較低溫形成均勻的反射層,故為適合,濺鍍由於在間隔物側面可形成均勻的膜,故為適合。此外,若在形成反射層時施加的溫度高於間隔物的燒成溫度,則間隔物會變形,因此反射層形成時的溫度係以低於間隔物形成時的溫度為佳。
反射層的材料並未受到特別限定,而以使用反射螢光體所發出的波長300~800nm的電磁波的可見光的材料為佳。其中,以劣化少的銀、金、鋁、鎳或鈦等的金屬或金屬氧化物為佳。
為了有效地運用發光,反射層在波長550nm的光線反射率係以60%以上為佳,80%以上為較佳。反射率能夠以分光測色計的SCI模式作測定。形成於間隔物上的反射層可直接作測定,然而為了更正確地測定,亦適合在玻璃基板上或間隔物整面塗膜上,以與在間隔物上形成反射層時相同條件製作出反射層,並測定其反射率。
在本發明中,僅在間隔物的一個側面形成反射層。僅在間隔物的一個側面形成反射層之方法,可列舉例如在使用濺鍍法時,使金屬濺鍍靶相對於基板傾斜45度以上進行成膜之方法、或以樹脂等將並未形成反射 層的側面遮蔽,進行反射層的形成,然後將遮蔽材料除去之方法。
第4圖表示使金屬濺鍍靶相對於基板傾斜45度以上進行成膜之方法的例子。如第4圖所示般,以形成間隔物6的閃爍器面板側基板4在相對於鋁的濺鍍靶25傾斜45度的狀態下進行濺鍍,藉此僅在間隔物6的一個側面形成反射層8。間隔物6上的相反側的一面會被間隔物6遮蔽,因此由濺鍍靶飛來的金屬原子不會堆積。
另外還可藉由僅在特定槽內形成反射層來達到僅在間隔物的一個側面形成反射層。僅在特定槽內形成反射層之方法,可列舉例如製作出以反射層粉末、有機黏結劑及有機溶劑為主成分的反射層用糊劑,塗布在作為對象的槽內並使其乾燥,因應必要進行燒成之方法。此處將反射層用糊劑塗布在槽內之方法,可列舉例如使用絲網印刷版進行圖案印刷的絲網印刷法、或由噴嘴的前端將反射層用糊劑塗布成圖案的點膠塗布機法或噴墨法。另外還可採用將含有感光性有機成分的感光性反射層用糊劑塗布在整個表面之後,藉由曝光及顯像將不需要的部分的感光性反射層用糊劑除去之感光性糊劑法。在間隔物為條紋狀的情況,以點膠塗布機法為佳,在間隔物為格子狀的情況,以絲網印刷法、噴墨法或感光性糊劑法為佳。
為了防止間隔物的漏光,係以在間隔物與反射層之間形成遮光層為佳。在反射層的表面形成遮光層,進一步在該遮光層的表面形成反射層為較佳。遮光 層的材料並未受到特別限定,而可使用鉻、鎳鉻合金或鉭等的金屬膜、或含有碳等的黑色顏料的樹脂等。遮光層的形成方法並不受特別限定,可運用塗布含有遮光材料的糊劑之方法或各種真空成膜法。
間隔物高度L1係以100~3000μm為佳,150~500μm為較佳。若L1超過3000μm,則形成間隔物時的加工性變低。另一方面,若L1小於100μm,則可填充的螢光體的量變少,因此所得到的閃爍器面板的發光亮度降低。
相當於槽的節距,亦即相鄰間隔物的間隔L2,係以30~1000μm為佳。若L2小於30μm,則形成間隔物時的加工性變低。另外,若L2過大,則所得到的閃爍器面板的影像精密度變低。此外,間隔物高度L1係以大於間隔物的間隔L2為佳。這是因為藉由增高間隔物可增加螢光體的填充量,而使發光亮度提升。
間隔物寬度係以間隔物與基板相接的界面的寬度(底部寬度)L3大於間隔物的頂部(光偵測器側)的寬度L4為佳。藉由採用光偵測器側的間隔物寬度較細的似梯形構造,可提升閃爍器層的發光的反射效率及取出效率。另外,放射線由光偵測器側入射的情況,藉由增加光偵測器側附近的螢光體的填充量,可提高放射線的利用效率。進一步在間隔物形成後,在間隔物表面形成反射層的情況,若L4大於L3,則間隔物頂部附近的間隔物側面會被間隔物頂部遮住,有可能會無法形成反射層。
底部寬度L3係以10~150μm為佳,頂部寬度L4係以5~80μm為佳。若L3小於10μm,則燒成時間隔物容易產生缺陷。另一方面,若L3大於150μm,則可填充至被間隔物區隔的空間的螢光體量減少。另外,若L4小於5μm,則間隔物之強度會降低。另一方面,若L4超過80μm,則可將閃爍器層的發光取出的區域會變狹小。另外,為了提高放射線偵測裝置的敏銳度,間隔物係以位於光電轉換層的測光畫素之間為佳,使L4小於相鄰的測光畫素之間的間隔為較佳。
L1除以L3的縱橫比(L1/L3)係以1.0~25.0為佳。間隔物的此縱橫比(L1/L3)愈大,被間隔物區隔的每個畫素的空間愈寬廣,可填充較多的螢光體。
L1除以L2的縱橫比(L1/L2)係以1.0~3.5為佳。間隔物的此縱橫比(L1/L2)愈高,能夠以愈高精細度區隔出一個畫素,且在每個畫素的空間可填充較多的螢光體。
間隔物高度L1及間隔物的間隔L2,可藉由使垂直於基板的間隔物剖面露出,並以掃描式電子顯微鏡(日立製作所製「S4600」)觀察剖面來作測定。間隔物與基板的接觸部的間隔物寬度定為L3。在間隔物與基板之間具有放射線遮蔽層的情況,將間隔物與遮蔽層的接觸部的間隔物的寬度定為L3。另外,將間隔物的頂部的寬度定為L4。此外,間隔物的頂部呈圓弧,或間隔物的底部拖尾,而難以正確掌握間隔物的頂部或間隔物的底部的情況,也能夠以在90%高度的寬度(L90)來代替L4, 並以在10%高度的寬度(L10)來代替L3進行測定。此外,L90是指將L1定為100時,距離間隔物底面90的高度的部分的寬度,L10同樣地,是指將L1定為100時,距離間隔物底面10的高度的部分的寬度。
藉由在被間隔物區隔的槽內填充螢光體,可完成閃爍器面板。此處,槽是指被格子狀或條紋狀間隔物區隔的空間。另外,將填充至該槽的螢光體稱為閃爍器層。
螢光體可採用各種周知的放射線螢光體材料。尤其可使用放射線轉換成可見光的轉換率高的CsI、Gd2O2S、Lu2O2S、Y2O2S、LaCl3、LaBr3、LaI3、CeBr3、CeI3、LuSiO5或Ba(Br、F、Zn)等,然而並未受到限定。另外,為了提高發光效率,亦可添加各種賦活劑。例如CsI的情況,將碘化鈉(NaI)以任意莫耳比混合者、或含有銦(In)、鉈(Tl)、鋰(Li)、鉀(K)、銣(Rb)或鈉(Na)等的賦活性物質為佳。另外,還可使用溴化鉈(TlBr)、氯化鉈(TlCl)或氟化鉈(TlF、TlF3)等的鉈化合物作為賦活劑。
為了形成閃爍器層,可採用例如藉由真空蒸鍍來蒸鍍結晶性CsI(此情況下,亦可與溴化鉈等的鉈化合物進行共蒸鍍)之方法、將分散於水中的螢光體泥漿塗布於基板之方法。宜為將螢光體粉末、乙基纖維素或丙烯酸樹脂等的有機樹脂黏結劑、及萜品醇或γ-丁內酯等的有機溶劑混合,將所製作出的螢光體糊劑以絲網印刷法或點膠塗布機法進行塗布之方法。
填充至被間隔物區隔的槽內的螢光體的量係以螢光體在槽內所占的體積分率為50~100%為佳。若螢光體所占的體積分率小於50%,則將入射的放射線有效率地轉換為可見光的效率會變低。提高入射的放射線的轉換效率,可藉由提高L1除以L2的縱橫比(L1/L2)來達成,然而藉由對於槽的空間以高密度填充螢光體,可更提高轉換效率,故為適合。
在閃爍器面板的間隔物及閃爍器層與光偵測器之間亦可形成接著層。接著層可藉由例如由熱硬化型或紫外線硬化型的樹脂所構成的透明黏著劑來形成。這種透明黏著劑係以由丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、丁醛樹脂、聚醯胺樹脂或乙基纖維素樹脂所構成的透明黏著劑為較佳。另外還可由低軟化點玻璃來形成接著層。另外,為了將界面的光散射抑制在最小限度,將螢光體的發光有效率地導引至光電轉換層以提升亮度,螢光體與接著層的平均折射率之差係以小於0.5為佳。此處平均折射率,是指在螢光體由單一材料所構成的情況,該材料的折射率。另外,在螢光體由多種材料所構成的情況,是指各折射率的加權平均值。
從可將螢光體的發光有效率地導引至光電轉換層的觀點看來,將閃爍器層的有機樹脂黏結劑的平均折射率定為λ1、光電轉換層的平均折射率定為λ2、接著層的平均折射率定為λ3時,係以滿足λ1≦λ3≦λ2的關係為佳。
[實施例]
以下在實施例中對本發明作較具體說明。但是,本發明並不受其限定。
(間隔物用感光性糊劑的原料)
實施例的感光性糊劑所使用的原料如以下所述。
感光性單體M-1:三羥甲基丙烷三丙烯酸酯
感光性單體M-2:四丙二醇二甲基丙烯酸酯
感光性聚合物:使由甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯=40/40/30的質量比所構成的共聚物的羧基與0.4當量的甲基丙烯酸縮水甘油酯進行加成反應而成的聚合物(重量平均分子量43000、酸價100)
光聚合起始劑:2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁酮-1(BASF公司製「IC369」)
聚合禁止劑:1,6-己二醇-雙[(3,5-二第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯])
紫外線吸收劑溶液:Sudan IV(東京應化工業股份有限公司製)的γ-丁內酯0.3質量%溶液
有機樹脂黏結劑:乙基纖維素(Hercules公司製)
黏度調整劑:Furonon EC121(共榮社化學公司製)
溶劑:γ-丁內酯
低熔點玻璃粉末:SiO2 27質量%、B2O3 31質量%、ZnO 6質量%、Li2O 7質量%、MgO 2質量%、CaO 2質量%、BaO 2質量%、Al2O3 23質量%、折射率(ng):1.56、玻璃軟化溫度588℃、熱膨脹係數70×10-7、平均粒徑2.3μm。
(間隔物用感光性糊劑的製作)
使4質量份的感光性單體M-1、6質量份的感光性單體M-2、24質量份的感光性聚合物、6質量份的光聚合起始劑、0.2質量份的聚合禁止劑及12.8質量份的紫外線吸收劑溶液,在38質量份的溶劑中並在溫度80℃下加熱溶解。將所得到的溶液冷卻之後,添加9質量份的黏度調整劑,而製作出有機溶液。藉由將該有機溶液塗布於玻璃基板,並使其乾燥,所得到的有機塗膜的折射率(ng)為1.555。
接下來,在60質量份的上述有機溶液中添加30質量份的低熔點玻璃粉末及10質量份的高熔點玻璃粉末之後,以三輥機混煉機混煉,而製作出間隔物用感光性糊劑。
(打底用糊劑的製作)
將40質量份的萜品醇溶液(含有10質量%的乙基纖維素)、15質量份的二季戊四醇六丙烯酸酯、1質量份的偶氮雙異丁腈、40質量份的低熔點玻璃粉末(與上述間隔物用感光性糊劑相同材料)及4質量份的氧化鈦粉末混合並且混煉,而製作出熱硬化型的打底用糊劑。
(反射層用糊劑1的製作)
將20質量份的乙基纖維素粉末與80質量份的苄醇樹脂混合,在80℃下加熱攪拌4小時,而製作出20質量%的黏結劑樹脂溶液。
接下來,使20質量份的鋁粉末(平均粒徑3.0μm)、20質量份的氧化鈦粉末(平均粒徑0.3μm)、5質 量份的分散劑(共榮社化學公司製)、35質量份的萜品醇分散,而得到泥漿溶液。於其中混合20質量份的上述黏結劑樹脂溶液並且混煉,而製作出反射層用糊劑1。
(感光性反射層用糊劑2的製作)
將70質量份的TiO2粉末(平均粒徑0.5μm)、2質量份的玻璃粉末(Bi2O3/SiO2/Al2O3/B2O3=64/29/4/3(質量%);平均粒徑2.2μm)、8質量份的共聚合聚合物(丙烯酸、甲基甲基丙烯酸酯及苯乙烯之共聚合聚合物)、7質量份的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、3質量份的二苯酮、7質量份的丁基卡必醇丙烯酸酯及3質量份的苄醇混合並且混煉,而製作出感光性反射層用糊劑2。
(光偵測器)
在500mm×500mm×厚度0.5mm的玻璃基板(AGC旭硝子公司製;AN-100)上,以矩陣狀形成多個由折射率3.5的無定形矽所構成的PIN型發光二極體與TFT所構成且畫素尺寸為125μm×125μm的測光畫素。接下來以鋁形成對PIN型發光二極體施加偏壓的偏壓電路、對TFT施加驅動訊號的驅動電路、將藉由TFT轉送的訊號電荷輸出之訊號電路等的電路部,而製作出光偵測器。
(實施例1)
在500mm×500mm×厚度0.5mm的玻璃基板(AGC旭硝子公司製;AN-100)上以15μm棒式塗布機塗布上述打底用糊劑,並在150℃下乾燥30分鐘及加熱硬化,而形成厚度12μm的打底糊劑膜。接下來,以模具 塗布機塗布上述間隔物用感光性糊劑,使乾燥後的厚度成為500μm,並在120℃下乾燥30分鐘,而形成間隔物用感光性糊劑塗膜。
接下來,透過形成了對應於所希望的間隔物圖案的開口部的光罩(縱橫皆具有節距125μm、寬度10μm的格子狀開口部的鉻光罩),使用超高壓水銀燈以700mJ/cm2的曝光量使間隔物用感光性糊劑塗膜曝光。在0.5%的乙醇胺水溶液中使曝光後的間隔物用感光性糊劑塗膜顯像,將未曝光部分除去,而形成格子狀間隔物用感光性糊劑塗膜圖案。進一步在585℃下並在空氣中將間隔物用感光性糊劑塗膜圖案燒成15分鐘,而製作出其表面形成間隔物的間隔L2為125μm、頂部寬度L4為10μm、底部寬度L3為20μm、間隔物高度L1為340μm且大小為480mm×480mm的格子狀間隔物的基板。
接下來製作出穿透率測定用的間隔物整面塗膜。在500mm×500mm×厚度0.5mm的玻璃基板(AGC旭硝子公司製;AN-100)上以模具塗布機塗布上述間隔物用感光性糊劑,使乾燥後的厚度成為45μm。與上述間隔物圖案形成時相同條件進行乾燥之後,以700mJ/cm2的曝光量使基板整個表面曝光,進一步在585℃下燒成15分鐘,而製作出厚度30μm的間隔物整面塗膜。使用分光光度計(「U-4100」日立製作所製),測定此間隔物整面塗膜在波長550nm的光線穿透率,其結果為40%。
接下來,使用批次式濺鍍裝置(ULVAC公司製;SV-9045)在間隔物的側面形成鋁膜,亦即鋁反射層。 此時如第4圖所示般,藉由使閃爍器面板側基板4相對於鋁的濺鍍靶25傾斜45度實施成膜,形成各槽的4個內側面之內,僅在一個內側面會形成鋁反射層。將由上述所得到的形成間隔物6的閃爍器面板側基板4以相對於鋁的濺鍍靶25成45度傾斜設置在真空腔體21內的基板夾具26上。由氣體導入口22導入氬氣,同時藉由真空幫浦24使真空腔體21內減壓。藉由在鋁的濺鍍靶25與基板夾具26之間使用高頻電源23施加高電壓以進行濺鍍,僅在間隔物6的一個側面形成由鋁所構成的反射層8。此外,使間隔物頂部附近的鋁反射層厚度為300nm。
進一步在殘餘的3個內側面之內,如上述方式在與形成鋁反射層的內側面相鄰的一個內側面,以同樣的方法形成鋁反射層。以這種方式,在形成各槽的4個內側面之內,僅在相鄰的兩個內側面會形成鋁反射層。
接下來製作出反射率測定用的鋁反射層整面塗膜。將500mm×500mm×厚度0.5mm的玻璃基板(AGC旭硝子公司製;AN-100)以45度傾斜設置在基板夾具26上,以與上述相同條件在整個表面形成厚度300nm的鋁反射層。使用分光測色計(Konica Minolta公司製「CM-2002」),以SCI模式測定所得到的鋁反射層整面塗膜在波長550nm的光線反射率,其結果為87%。
接下來,將作為螢光體的粒徑6μm、折射率2.2的氧硫化釓粉末Gd2O2S(Gd2O2S:Tb)與折射率1.5的乙基纖維素混合,然後填充至被間隔物區隔的空間,而製作出螢光體在槽內之體積分率為90%之閃爍器面板。
接下來,在閃爍器面板上形成由厚度10μm的熱熔樹脂所構成的黏著劑塗膜之後,不使閃爍器面板彎曲,同時將光偵測器疊合在黏著劑塗膜上。此時,使設置於閃爍器面板上的間隔物與設置於光偵測器上的光電轉換層的畫素呈對向,使間隔物位於相鄰的畫素之間。以這種方式,將閃爍器面板與光偵測器在隔著黏著劑塗膜疊合的狀態下,以120℃的真空壓延裝置進行加熱並且抽真空,將黏著劑塗膜內的氣泡除去,然後冷卻至室溫,使黏著劑塗膜硬化成為接著層,藉此製作出放射線偵測裝置。所形成的接著層的平均折射率為1.6。
接下來,由放射線偵測裝置的光偵測器側照射電壓80kVp的X光,對於由閃爍器層發出的光線的發光量以光電轉換層進行偵測及測定,將此測定值定為亮度。此時,在X光源與放射線偵測裝置之間設置軟X光除去用的厚度20mm的鋁過濾器。將鉛製的矩形MTF(Modulation Transfer Function)圖設置於光偵測器的背側(並未形成測光畫素的一面),同樣地透過鋁過濾器照射電壓80kVp的X光,以測光畫素進行偵測,將所得到的X光影像數據以電腦解析,藉此計算出敏銳度。這些值是以將沒有間隔物的螢光體整面塗膜(相當於比較例3所製作出的閃爍器面板)定為100時的相對值來表示。其結果,亮度為98、敏銳度為198,任一者為皆良好的值。
(實施例2)
以與實施例1相同方法,而製作出形成了格子狀間隔物的基板。藉由絲網印刷法,將上述感光性反射層用糊劑2塗布在間隔物的整個表面之後,使其在120℃下乾燥30分鐘。接下來,配置具有對應於所希望的反射層形成圖案的開口部的光罩(縱橫皆交互配置節距125μm;125μm見方的開口部與遮光部)且使開口部與槽一致,然後使用超高壓水銀燈以500mJ/cm2的曝光量進行曝光。使曝光後的感光性反射層糊劑塗膜,在0.5%的乙醇胺水溶液中顯像,將未曝光部分除去,而形成格子狀感光性反射層糊劑塗膜圖案。進一步在500℃並在空氣中燒成15分鐘。其結果,如第2圖所示般,成為在全部的內側面形成反射層的槽A與在全部的內側面並未形成反射層的槽B交互排列的態樣。反射層在波長550nm的光線反射率為85%。
接下來,以與實施例1相同方法填充螢光體,而製作出閃爍器面板,進一步製作出放射線偵測裝置。以與實施例1相同方法對此放射線偵測裝置作評估,其結果,亮度為92、敏銳度為219,任一者為皆良好的值。
(實施例3)
以與實施例1相同方法,在玻璃基板上形成打底糊劑膜及間隔物用感光性糊劑塗膜。
接下來,透過形成了對應於所希望的間隔物圖案的開口部的光罩(具有節距125μm、寬度10μm的條 紋狀開口部的光罩),以與實施例1相同條件進行曝光及顯像,而形成條紋狀感光性糊劑塗膜圖案。進一步在595℃下並在空氣中將感光性糊劑塗膜圖案燒成15分鐘,而製作出其表面形成間隔物的間隔L2為125μm、頂部寬度L4為15μm、底部寬度L3為30μm、間隔物高度L1為330μm且大小為480mm×480mm的條紋狀間隔物的基板。在間隔物的厚度為30μm時,在波長550nm的光線的穿透率為70%。由於在高於實施例1的溫度進行間隔物的燒成,構成所得到的間隔物的玻璃發生結晶化,且內部的空隙減少,因此穿透率高於實施例1。
接下來,僅在間隔物的一個側面以與實施例1相同方法形成鋁反射層之後,以與實施例1相同方法填充螢光體,而製作出閃爍器面板,進一步製作出放射線偵測裝置。以與實施例1相同方法對此放射線偵測裝置作評估,其結果,亮度為98、敏銳度為151,任一者為皆良好的值。
(實施例4)
以與實施例1相同方法在玻璃基板上形成打底糊劑膜及間隔物用感光性糊劑塗膜。
接下來,透過形成了對應於所希望的間隔物圖案的開口部的光罩(具有寬度10μm的條紋狀開口部,節距110μm的遮光部與節距140μm的遮光部交互重覆的光罩),以與實施例1相同條件進行曝光及顯像,而形成條紋狀感光性糊劑塗膜圖案。進一步在595℃下並在空氣中將感光性糊劑塗膜圖案燒成15分鐘,而製作出其表面 形成頂部寬度L4為15μm、底部寬度L3為30μm、間隔物高度L1為330μm且大小為,480mm×480mm的條紋狀間隔物的基板。間隔物的間隔L2具有節距110μm的槽與節距140μm的槽交互重覆的構造。間隔物的厚度為30μm時,波長550nm的光線穿透率為70%。
接下來,僅在節距140μm的槽的內側面使用點膠塗布機法塗布上述反射層用糊劑1之後,使其在160℃下乾燥20分鐘。然後使用黏著膠帶(住友3M股份有限公司製),顯微鏡觀察,同時將附著於間隔物頂部的反射層用糊劑1除去。反射層在波長550nm的光線反射率為90%。
接下來,以與實施例1相同方法填充螢光體,而製作出閃爍器面板,與光偵測器疊合,而製作出放射線偵測裝置。以與實施例1相同方法對此放射線偵測裝置作評估,其結果,亮度為95、敏銳度為156,任一者皆為良好的值。
(比較例1)
以與實施例1相同方法製作出形成了格子狀間隔物的基板。接下來,使用濺鍍裝置,使基板旋轉同時在間隔物的整個表面形成鋁膜。此外,間隔物頂部附近的鋁反射層厚度為300nm。
接下來以與實施例1相同方法填充螢光體,而製作出閃爍器面板,進一步製作出放射線偵測裝置。對於此放射線偵測裝置以與實施例1相同方法作評估,其結果,亮度為47、敏銳度為156,亮度的降低顯著。
(比較例2)
以與實施例4相同方法製作出形成了條紋狀間隔物的基板。
接下來,藉由絲網印刷法,將反射層用糊劑1塗布在間隔物的整個表面之後,使其在160℃下乾燥20分鐘。
接下來,以與實施例1相同方法填充螢光體,而製作出閃爍器面板,進一步製作出放射線偵測裝置。以與實施例1相同方法對此放射線偵測裝置作評估,其結果,亮度為46、敏銳度為150,亮度的降低顯著。
(比較例3)
在閃爍器面板不形成間隔物,而形成螢光體整面塗膜,除此之外,以與實施例1相同方法製作出放射線偵測裝置。以與實施例1相同方法對此放射線偵測裝置作評估。
由以上的評估結果可知,利用本發明之閃爍器面板的放射線偵測裝置,其發光亮度高,並可實現高精細的影像。
[產業上的可利用性]
本發明可有效利用作為醫療診斷裝置、非破壞檢查機器等所使用的放射線偵測裝置所使用的閃爍器面板。
1‧‧‧放射線偵測裝置
2‧‧‧閃爍器面板
3‧‧‧光偵測器
4‧‧‧閃爍器面板側基板
5‧‧‧放射線遮蔽層
6‧‧‧間隔物
7‧‧‧閃爍器層
8‧‧‧反射層
9‧‧‧光電轉換層
10‧‧‧光偵測器側基板
11‧‧‧接著層

Claims (10)

  1. 一種閃爍器面板,其係具有平板狀閃爍器面板側基板、設置於該基板上的間隔物、及由填充至被前述間隔物區隔的槽內之螢光體所構成的閃爍器層之閃爍器面板,僅在前述間隔物的一個側面形成反射層。
  2. 如請求項1之閃爍器面板,其中,前述間隔物厚度為30μm時,波長550nm的光線穿透率為10~100%。
  3. 如請求項1之閃爍器面板,其中,前述反射層在波長550nm的光線反射率為60%以上。
  4. 如請求項1至3中任一項之閃爍器面板,其中前述間隔物為格子狀間隔物。
  5. 如請求項4之閃爍器面板,其中,前述槽區別成在全部的內側面形成反射層的槽A、與在全部的內側面並未形成反射層的槽B。
  6. 如請求項5之閃爍器面板,其中,前述槽A的節距大於前述槽B的節距。
  7. 如請求項1至3中任一項之閃爍器面板,其中,前述間隔物為條紋狀間隔物。
  8. 如請求項7之閃爍器面板,其中,前述槽區別成在全部的內側面形成反射層的槽C、與在全部的內側面並未形成反射層的槽D。
  9. 如請求項8之閃爍器面板,其中,前述槽C的節距大於前述槽D的節距。
  10. 如請求項1至3中任一項之閃爍器面板,其中,前述間隔物係由以含鹼金屬氧化物2~20質量%的低熔點玻璃為主成分的材料所構成。
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